biotechnologia


 
 

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)

Autor: Marcelina Olszak
Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne zaliczane są do trwałych zanieczyszczeń organicznych, które charakteryzują się tendencją do bioakumulacji i długim okresem półtrwania w środowisku. WWA składają się z dwóch lub więcej pierścieni aromatycznych. Związki te posiadają różne formy strukturalne, które charakteryzują się różnym wzajemnym położeniem pierścieni benzenowych w cząsteczce. W niektórych molekułach WWA występuje tzw. „bay region” – struktura fenantrenu. Jest to obszar o zwiększonej gęstości elektronowej umożliwiający tworzenie się np.: adduktów z DNA. Tworzenie adduktów sprawia, że związki te mogą oddziaływać na replikację komórki. Dowielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych sklasyfikowane jest kilkaset związków. W środowisku największą toksycznością cechuje się 17 WWA, takich jak: acenaftylen, acenaften, antracen, benzo(a)pi-ren, benzo(e)piren, benzo(a)antracen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(g,h,i)perylen, benzo(j)fluoranten, chryzen, dibenzo(a,h)antracen, fluoren, fenantren, fluoranten, piren oraz indeno(1,2,3-cd)piren [2,4].

Występowanie w środowisku

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w środowisku nigdy nie występują pojedynczo, zawsze w formie mieszaniny. Liczne badania potwierdzają, że obecność jednego związku z grupy WWA w próbie środowiskowej jest jednoznaczna z obecnością innych związków z tej grupy. Związki te są powszechne, a ich głównym źródłem emisji są procesy spalania w sektorze komunalnym i mieszkaniowym, jak również procesy produkcyjne, szczególnie produkcja koksu. W Polsce ponad 80% obecnych w powietrzu WWA jest wynikiem spalania paliw kopalnych. Istotne źródło stanowi także sektor transportu. Innym źródłem narażenia indywidualnego jest palenie tytoniu oraz niektóre sposoby przygotowania żywności np.: wędzenie, grillowanie. Najlepiej poznanym węglowodorem aromatycznym jest benzo(a)piren. Z powodu silnego działania rakotwórczego i powszechność występowania został uznany za wskaźnik całej grupy WWA [4].

WWA ze względu na właściwości genotoksyczne, mutagenne i kancerogenne budzą zainteresowanie wielu naukowców. Obecnie według zalecenia Komisji Europejskiej z dnia 4 lutego 2005 roku istnieje potrzeba badań nad poziomami związków zaklasyfikowanych do 15 WWA wytypowanych przez Komitet Naukowy ds. Żywności UE. Badania należy przeprowadzać w szczególności w wybranych grupach produktów spożywczych określonych w Rozporządzeniu Komisji (UE) Nr 835/2011 z 19 sierpnia 2011 r. Według RozporządzeniaKomisji (UE) Nr 835/2011 w produktach spożywczych należy badać przede wszystkim poziom benzopirenu oraz powinna być monitorowana sumaryczna zawartość 4 ciężkich WWA, w tym: benzo(a)piranu, benzo(b)fluorantenu, benzo(a)antracenu oraz chryzenu. Głównym procesem obróbki termicznej, który przyczynia się do wysokiego poziomu zanieczyszczeń WWA jest wędzenie. Wytwarzanie dymu wędzarniczego to przykład procesu niepełnego spalania, podczas którego wytwarzane jest wiele wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych [4,5,6]

Występowanie WWA we wszystkich elementach środowiska człowieka: w żywności, w powietrzu oraz w glebie, sprawia, że narażenie na ich działanie ma charakter powszechny. Do organizmu ludzkiego dostają się różnymi drogami: drogą inhalacyjną, przez skórę oraz podczas spożywania pokarmów. Droga przez skórna uznawana jest za najmniej istotną przy narażeniu środowiskowym. W narażeniu drogą pokarmową, najwyższy poziom benzo(a)piranu oznaczany jest w produktach spożywczych zawierających dużo tłuszczu (58,2 μg/kg), natomiast najniższe w warzywach (do 0,48 μg/kg) oraz mleku i produktach mlecznych (do 1,6 μg/kg). Oszacowano, że dzienne pobranie benzo(a)pirenu z żywnością wynosi przeciętnie 0,5–305 ng/dzień dla mieszkańca Stanów Zjednoczonych oraz 70–190 ng/dzień (Iran i Korea Południowa), 160–320 ng/dzień (Włochy), 73–140 ng/dzień (Hiszpania) i 4,2–35ng/dzień (Republika Czeska). Dzienne pobranie wraz z żywnością mieszaniny ośmiu kancerogennychWWA w Polsce wynosi 3078 ng, podczas gdy średnie pobranie w krajach Unii Europejskiej wynosi 1729 ng/dzień [4].

Podstawowe źródła WWA

Głównym i najważniejszym źródłem wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych są paliwa kopalniane: węgiel i ropa naftowa oraz asfalt. Ponadto powstają również w elektrowniach i elektrociepłowniach podczas wytwarzania energii. Należy zwrócić również uwagę na źródła emisji do atmosfery tj.: gazy spalinowe transportu samochodowego, dymy z kotłowni, zakładów przemysłowych i urządzeń grzewczych. Na ilość emitowanych WWA i ich wzajemne relacje wpływa rodzaj zastosowanych nośników oraz sprawność stosowanych urządzeń ochrony środowiska, filtrów. Kolejnym źródłem WWA jest aktywność wulkaniczna i pożary lasów. Również uprawa i hodowla zwierząt na miejscach o biosferze skażonej policyklicznymi węglowodorami aromatycznymi może sprzyjać ich akumulacji w surowcach i produktach rolnych. WWA mogą być pobierane z gleby i wody przez korzenie i bulwy oraz w wyniku sorpcji z powierzchni liści [2].

Zwierzęta pobierają WWA wraz z pokarmem roślinnym oraz z glebą podczas wypasu. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne kumulują się w tkance tłuszczowej. Tak jak wspomniano wcześniej wybuchy wulkanów, pożary lasów, czy zachodzące procesy hydrotermiczne są naturalnymi źródłami tych związków. Działalność człowieka stwarza dodatkowe źródła węglowodorów aromatycznych. Żywność może być zanieczyszczona z wielu powodów, zarówno poprzez powietrze, glebę i wodę. Dotyczy to szczególnie warzyw i owoców. Inne badania wykazują, że zanieczyszczenia żywności powoduje ruch uliczny. Przykładem jest hodowla żywego inwentarza nieopodal ruchliwych dróg. Jak wspomniano wcześniej obecność WWA w żywności jest ściśle związana z termiczną obróbką surowców, tj.: ogrzewaniu (smażenie, pieczenie, grillowanie, wędzeniu), suszenie bezprzeponowe, ekstrakcja oleju, czy palenie kawy. Są to najważniejsze źródła węglowodorów w przypadku olejów jadalnych, nasion, kawy, herbaty, mięsa i nabiału. Wyniki badań naukowców wykazały, że im wyższa temperatura i dłuższy czas procesu tym większa zawartość WWA w gotowym produkcie. Ponadto znaczącym źródłem WWA stały się dodatki wędzarnicze używane do poprawy jakości organoleptycznej produktów [1,2,3].

Tabela 1. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne najczęściej oznaczane w żywności i w środowisku (17 WWA) [2].


Działanie na organizm ludzki

Poszczególne związki należące do WWA charakteryzują się różną litofilnością. Wpływa to na wielkość absorpcji tych związków w organizmie człowieka. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne wpływają w sposób negatywny na przebieg procesów endokrynologicznych, rozwojowych i reprodukcyjnych oraz są związkami o działaniu mutagennym [2,4].

Najważniejszym efektem zdrowotnym na organizm człowieka jest inicjowanie procesu nowotworowego przez dziewięć związków z grupy WWA. Najsilniejszymi kancerogenami są benzo(a)piren i dibenzo(a,h)antracen o względnych współczynnikach kancerogenności odpowiednio 1 i 5 (wg. Nisbeta i LaGoya). Benzo(a)piren został zaklasyfikowany przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem jako związek o udowodnionym działaniu rakotwórczym. Jest to związek, który działa bezprogowo, tzn. narażenie na każde stężenie substancji może powodować zmiany nowotworowe. Narażenie na ten związek poprzez drogę oddechową stwarza prawdopodobieństwo rozwoju raka płuc, szczególnie dla pracowników koksowni [4,6].

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne stwarzają również ryzyko przedwczesnych porodów i zaburzeń wzrostu płodu. Związki te poprzez wiązanie się ze strukturą DNA łożyska, wykazują działanie mutagenne, co powoduje ryzyko samoistnych poronień we wczesnym okresie ciąży. Ponadto wykazano, że transport przezłożyskowy inicjuje powstanie stresu oksydacyjnego negatywnie oddziałującego na układ nerwowy i hormonalny płodu [4].

W związku z udowodnionym negatywnym wpływem wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych na zdrowie człowieka, konieczne jest prowadzenie działań ograniczających narażenie populacji na te związki. Likwidacja źródeł emisji byłaby najskuteczniejszym działaniem zapobiegawczym. Najlepszym rozwiązaniem jest wprowadzenie zmian z sposobie ogrzewania mieszkań, ponieważ sektor komunalny wciąż jest najpoważniejszym źródłem emisji WWA. Duży niepokój budzi obecnie fakt występowania benzo(a)pirenu na poziomie wielokrotnie przekraczającym średnioroczne wartości normatywne we wszystkich aglomeracjach miejskich i w czternastu województwach w Polsce [2,4].


Literatura:
1. Ciecierska M., Obiedziński M. (2012) Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w produktach mięsnych wędzonych oznaczona metodą GC-MS. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna; XLV, 3, str. 402–407.
2. Kubiak M.S. (2013): Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) – ich występowanie w środowisku i w żywności. Problemy Higieny i Epidemiologii. 94, 1, str. 31-36.
3. Parol J., Pietrzak-Fiećko R., Smoczyński S.S. (2014): Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) w wędzonym pstrągu tęczowym (Oncorhynchus mykiss). Żywność. Nauka. Technologia. Jakość; 6, 97, str. 125 – 137.
4. Rusin M., Marchwińska-Wyrwał E. (2014): Zagrożenia zdrowotne związane ze środowiskowym narażeniemna wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Medycyna Środowiskowa; 17, 3, str. 7-13.
5. Szewczyńska M., Pośniak M. (2014): Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w cząstkach drobnych emitowanych ze spalin diesla – zastosowanie ultraszybkiej chromatografii cieczowej. Medycyna Pracy; 65, 5, str. 601–608.
6. Wieczorek J., Wieczorek Z., Mozolewski W., Pomianowski J. (2011): Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w pyle PM10.Inżynieria i aparatura chemiczna; 50, 2, str. 26-27.

Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

195 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u